(57)【要約】【課題】  実際に照明が必要な領域の光量を高め、かつローコストに生産が可能な面発光装置および液晶表示装置を提供する。  【解決手段】  導光板１３に形成される反射防止膜１７の凹部１９は、反射防止膜１７を構成する基材３１が導光板１３の出射面１３ｃに密着する一面Ｌ上の規定領域、即ち、液晶表示パネルの実効表示領域Ｓに対応する範囲だけに形成され、その周縁部は凹部１９の形成されない平坦部３１ａとされる。【選択図】        図５
2006012600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、一面が多数の溝からなるプリズム面を成し、前記光源から照射された光を導く導光板と、第１面に沿って開口を有するとともに前記第１面と反対の第２面に向けて底面を有し、前記開口から前記底面に向けて延びる多数の微細な凹部を備えた反射防止膜とを備えた面発光装置であって、
被照明物の実効照明領域とほぼ同じ大きさの領域だけに前記凹部を形成したことを特徴とする面発光装置。
【請求項２】
光源と、一面が多数の溝からなるプリズム面を成し、前記光源から照射された光を導く導光板と、第１面に沿って開口を有するとともに前記第１面と反対の第２面に向けて底面を有し、前記開口から前記底面に向けて延びる多数の微細な凹部を備えた反射防止膜と、液晶表示パネルとを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶表示パネルの実効表示領域とほぼ同じ大きさの領域だけに前記凹部を形成したことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光装置および液晶表示装置に関し、詳しくは、これらの反射体の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、反射防止膜を備えた導光板や、このような導光板をフロントライトに利用した液晶表示装置が知られている。この反射防止膜を備えることで、外光や液晶表示パネルの表面に設けられた照明装置の照明光が液晶表示パネルに到達する前に反射されてしまうことを防止し、もって外光や照明光を液晶表示パネルに向けて効率よく入射させ、液晶表示装置の輝度を上げて視認性を高めるのに大いに役立つ。
【０００３】
この種の反射防止構造の一例として、例えば表面にＡＲ(Anti-Reflective)格子と称される多数の微細な凹部を形成した反射防止膜が知られており、このＡＲ格子によって外光や照明光が液晶表示パネルに入射する前に反射されてしまうことを防ぐことができるようになっている。（例えば、特許文献１参照。）。        
【特許文献１】特開平３−７０２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の反射防止膜は、導光板全域に対応して凹部が形成されているため、本来照明が必要な領域以外にも無駄に照明光の輝度が上がってしまい、例えば液晶表示装置に適用した場合には、表示パネルのコントラストが低下するという課題があった。
【０００５】
また、こうした凹部の形成にあたっては、微細な精密加工を必要とするが、本来照明が必要な領域以外にまで、一律に凹部を形成していたため、面発光装置や液晶表示装置の製造コストが高くなるという課題もあった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、実際に照明が必要な領域の光量を高め、かつローコストに生産が可能な面発光装置および液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、光源と、一面が多数の溝からなるプリズム面を成し、前記光源から照射された光を導く導光板と、第１面に沿って開口を有するとともに前記第１面と反対の第２面に向けて底面を有し、前記開口から前記底面に向けて延びる多数の微細な凹部を備えた反射防止膜とを備えた面発光装置であって、被照明物の実効照明領域とほぼ同じ大きさの領域だけに前記凹部を形成したことを特徴とする面発光装置が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、光源と、一面が多数の溝からなるプリズム面を成し、前記光源から照射された光を導く導光板と、第１面に沿って開口を有するとともに前記第１面と反対の第２面に向けて底面を有し、前記開口から前記底面に向けて延びる多数の微細な凹部を備えた反射防止膜と、液晶表示パネルとを備えた液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルの実効表示領域とほぼ同じ大きさの領域だけに前記凹部を形成したことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の面発光装置や液晶表示装置によれば、液晶表示パネルの実効表示領域や、被照明物の実効照明領域だけに反射防止膜の凹部を形成することによって、実際に表示されることの無い、即ち、照明が不用な部分の照明光の輝度を無用に上げることが無く、実効表示領域や実効照明領域だけに集中して照明光の輝度を上げることができる。これにより、液晶表示パネルなどのコントラストを高め、良好な視認性を得ることが可能になる。
【００１０】
また、こうした凹部の形成にあたっては、微細な精密加工を必要とするのでコストがかかるが、実際に照明が必要な部分である実効表示領域に対応する部分だけに凹部を形成することで、面発光装置や液晶表示装置の製造コストを低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を交えて説明する。図１は、本発明の面発光装置を備えた液晶表示装置の一実施形態を示す断面図である。この形態の液晶表示装置１０は、反射型の液晶表示パネル１１と、その前面（上面）に配設されたフロントライト（面発光装置）１２とを備えている。
【００１２】
液晶表示パネル１１の表面側には、液晶表示装置１０を覆う筺体（パネル）２が配置される。この筺体２は、液晶表示パネル１１の表示領域Ｓに対応した開口３が形成され、こうした開口３を例えば透明なカバーガラス４で覆う構造であれば良い。
【００１３】
フロントライト１２（面発光装置）は、導光板（導光材）１３および光源１４を備えている。導光板（導光材）１３は、例えばアクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂からなる透明の略平板状の部材である。導光板１３は光源１４の光を導入する入射面１３ａと、外部から液晶表示パネル１１を観察する観察面（プリズム面）１３ｂとを備える。この観察面（プリズム面）１３ｂには光源１４から導入された光の方向を変化させるくさび型の微細な三角波状の溝１５が多数形成されている。また、導光板１３の下面（液晶表示装置１０と対向する面）は、照明光が出射される出射面１３ｃとされている。
【００１４】
観察面１３ｂに形成されたくさび型の溝１５は一対の斜面部からなる。溝１５の一方の斜面は緩斜面部１５ａとされ、他方は緩斜面部１５ａよりも急な傾斜角度で形成された反射面（急斜面部）１５ｂとされる。即ち、観察面１３ｂには緩斜面部１５ａと反射面１５ｂとが交互に周期的に形成されている。なお、この観察面１３ｂの形状は、上記の形状に限定されず、入射面１３ａから導入されて導光板１３内部を伝搬する光を、出射面１３ｃへ均一に誘導できる形状であればいかなる形状でもよい。
【００１５】
導光板１３の出射面１３ｃには本発明の反射防止構造２８が形成された反射防止膜１７が貼り付けられている。図２は反射防止膜１７の拡大斜視図である。反射防止膜１７は、第１面である基準面１８ａから反射防止膜１７の厚み方向に掘られた多数の微細な凹部１９からなる反射防止構造２８を備えている。凹部１９は基準面１８ａで露出する開口２０ａと、開口２０ａに続く周壁２０ｃと、第２面である貼付面１８ｂ側に形成された底面２０ｂとを備えている。反射防止膜１７は貼付面１８ｂ側を上にして導光板１３の出射面１３ｃに貼り付けられている。図２は貼り付け時には下側に位置する基準面１８ａを上にして表示している。
【００１６】
基準面１８ａ全体に占める開口２０ａの割合は、隣接する開口２０ａの周縁同士をつなぐ接続面２９（基準面１８ａのうち開口２０ａ以外の平坦部）よりもできるだけ大きいほうが好ましい。接続面２９の割合が増えるほど反射率は高まってしまう。基準面１８ａ全体に占める開口２０ａの割合は、例えば７５％〜８５％に設定され、開口２０ａ同士の間の接続面２９は、例えば１５％〜２５％に設定される。
【００１７】
また、反射防止膜１７にできるだけ多くの凹部１９を形成するために、図２中の破線Ａに示すように、凹部１９は基準面１８ａ上で千鳥状配列に形成されるのが好ましい。凹部１９が千鳥状に配列されれば、反射防止膜１７に最も密に凹部１９を形成することが可能になる。
【００１８】
反射防止膜１７の基準面１８ａに入射した光は、波長の約半分以下のピッチを有する形状に対して接続面２９と空気とで形成される前記屈折率空間分布が連続的であるほど反射光を抑えることができる。したがって、光の反射の原因となる接続面２９の基準面１８ａでの占める割合を抑えて、開口２０ａの割合を高めることで反射防止膜１７の防反射機能は最大限に高められる。
【００１９】
図３は反射防止膜１７の拡大断面図である。凹部１９の底面２０ｂは連続した曲面からなる二次曲面に形成されるのが好ましい。凹部１９の底面２０ｂに平面部があると、構造材と空気界面の屈折率の不連続のため防反射機能が低下する。底面２０ｂを二次曲面に形成することで構造材と空気で形成される屈折率空間分布は連続的に変化するので、反射率を小さくすることができる。
【００２０】
また、円形に形成された凹部１９の開口２０ａの最大径Ｗは、できるだけ小さいほうが好ましい。開口２０ａの最大径Ｗが大きいと反射回折光が発生し、着色された反射光が発生する。開口２０ａの最大径Ｗを狭めることで反射回折光の発生が防止され防反射機能が高められる。開口２０ａの径Ｗが大きいと反射防止膜１７の形成時の形状再現性が悪化する恐れがあり、開口２０ａの径Ｗが小さいと防反射性が悪化する懸念がある。
【００２１】
凹部１９の形成ピッチＰはできるだけ小さくして、接続面２９を少なくすることが好ましい。光の反射の原因となる接続面２９を少なくして凹部１９を密に形成することで反射防止膜１７の防反射機能は最大限に高められる。また、凹部１９の形成ピッチＰが０．５μｍを越えると、回折光の分光作用で出射光の色調が色づいて見えてしまう。
【００２２】
凹部１９の形成ピッチＰは、０．５μｍ以下が好ましく、例えば０．１０〜０．２５μｍに設定され、特に０．１０〜０．２０μｍ以下にするのが好ましい。凹部１９の深さＤは例えば１５０〜４００ｎｍに設定される。凹部１９の深さＤは深いほど好ましいが、あまり深いと反射防止膜１７の形成時に凹部１９の形状の再現性が悪くなる。凹部１９の底面２０ｂは平面部分を少なくすることが望ましい。凹部１９の底面２０ｂに平面があると反射防止膜１７の防反射機能が低下する原因になる。凹部１９の底面２０ｂは滑らかな二次曲面に形成することが防反射性能を高める上で重要である。
【００２３】
このような構成の反射防止膜１７の反射率は例えば１％以下に抑えられる。反射防止膜１７は内面に凹部１９を象った突起を形成した金型を用いて射出成型によって形成されればよい。反射防止膜１７の形成素材としては、例えば光透過性の良いシリコン系樹脂が用いられればよい。
【００２４】
再び図１を参照して、光源１４は導光板１３の入射面１３ａに隣接して配置される。光源１４は、例えば導光板１３の入射面１３ａに沿って設けられた棒状の光源である。この光源１４は例えば棒状の導光体の一端面又は両端面に白色ＬＥＤ(Light Emitting Diode)などの発光素子を備えていればよい。なお、光源１４は導光板１３の入射面１３ａに光を導入しうるものであれば問題なく用いることができる。例えば導光板１３の入射面１３ａに沿って複数のＬＥＤなどの発光素子を並べてもよい。
【００２５】
液晶表示装置１０を構成する液晶表示パネル１１は、対向して配置された上基板２１と下基板２２との間に液晶層２３が挟持されてなる。そして液晶層２３が基板２１，２２の内面周縁部に沿って額縁状に設けられたシール材２４で封止されている。上基板２１の内面側（下基板２２側）には、液晶制御層２６が形成されている。下基板２２の内面側（上基板２１側）には、フロントライト１２の照明光や外光を反射させる金属薄膜を含む反射層２５が形成されている。反射層２５の表面には液晶制御層２７が形成されている。
【００２６】
液晶制御層２６，２７は、液晶層２３を駆動制御する電極や、配向膜等を含んで構成されており、上記電極をスイッチングするための半導体素子等も含むものである。また、カラーフィルタを備えていてもよい。
【００２７】
図１に示す液晶表示パネル１１は反射型とされており、フロントライト１２から入射した照明光又は外部から入射した外光を反射層２５により反射させて表示を行うようになっている。図４に示すように、例えばこの反射層２５は表面に凹凸２５ｃが形成されたアクリル樹脂等からなる有機膜２５ａ上に反射膜２５ｂを成膜したものである。反射膜２５ｂはアルミニウムや銀などの高反射率の金属薄膜であることが好ましい。さらに反射膜２５ｂ上に表面の凹凸形状を平坦化するためにシリコン系樹脂などで平坦化膜を形成するのが好ましい。
【００２８】
前記凹凸２５ｃの形状としては、球面などの滑らかな曲面や、この曲面と平面を組み合わせた形状等が適用されるとよい。内面の傾斜角や凹凸のピッチ及び深さを調整することで、液晶表示装置１０を表示部として備える電子機器の設計に合わせて適切な反射特性を有する反射層とすることができる。反射層２５は入射光を効率よく反射させるのに役立ち、高輝度の表示を行うことができるようになる。また、入射光を外光とした時に光の正反射を防ぎ、明るく視認性に優れる表示が得られる。
【００２９】
図１、図５に示すように、導光板１３に形成される反射防止膜１７の凹部１９は、反射防止膜１７を構成する基材３１が導光板１３の出射面１３ｃに密着する一面Ｌ上の規定領域、即ち、液晶表示パネル１１（図１参照）の実効表示領域Ｓに対応する範囲だけに形成され、その周縁部は凹部１９の形成されない平坦部３１ａとされる。
【００３０】
実効表示領域Ｓは、液晶表示パネル１１に実際に画素が配置され画像が表示される領域であればよく、液晶表示パネル１１の表示領域Ｓにほぼ対応した筺体２の開口３と同等な大きさの領域であっても良い。また、面発光装置１０を液晶表示パネル１１の照明以外に用いる場合には、被照明物の実際に照明が必要な区画である実効照明領域だけにこうした凹部１９を形成し、その周縁部には凹部１９を形成しない構成であれば良い。
【００３１】
このように、液晶表示パネル１１の実効表示領域Ｓや、被照明物の実効照明領域だけにこうした反射防止膜１７の凹部１９を形成することによって、実際に表示されることの無い、即ち、照明が不用な部分の照明光の輝度を無用に上げることが無く、照明光の輝度を実効表示領域Ｓだけ集中して上げることができる。また、実効表示領域Ｓ以外では一次反射光の発生が抑制されるため、プリズム面からの漏れ光が低減でき、液晶表示パネル１１のコントラストを高め、良好な視認性を得ることが可能になる。
【００３２】
また、こうした凹部１９の形成にあたっては、微細な精密加工を必要とするのでコストがかかるが、実際に照明が必要な部分である実効表示領域Ｓに対応する部分だけに凹部１９を形成することで、面発光装置１０の製造コストを低減することが可能になる。
【実施例】
【００３３】
本出願人は、面発光装置の効果を検証した。検証にあたって、図６に示す測定サンプルを準備した。即ち、凹部を実効表示領域だけに形成した反射防止膜を用いた本発明例のサンプル（Ａ）、反射防止膜の凹部を導光板と同じ領域まで全面に形成した比較例（従来例）のサンプル（Ｃ）、およびサンプル（Ａ）とサンプル（Ｃ）の中間まで凹部を形成した比較例（従来例）のサンプル（Ｂ）が準備された。
【００３４】
こうした３種類の面発光装置のサンプルを用いて、発光面の中央点Ｐにおけるコントラストと面内平均輝度をそれぞれ測定した。こうした検証結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
2006012600.tif 000003
【００３６】
表１に示す検証結果によれば、本発明ではコントラストが１０を超え、面内平均輝度も１１．２ｃｄ／ｍ２ と良好な結果を示した。一方、２つの比較例においては、コントラストがいずれも１０未満、面内平均輝度も１１ｃｄ／ｍ２ を下回った。本発明の液晶表示装置や面発光装置を用いることで、液晶表示パネルなどののコントラストを高め、良好な視認性を得ることが可能になることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明の反射防止膜を備えた液晶表示装置の断面図である。
【図２】図２は、図１の反射防止膜を示す拡大斜視図である。
【図３】図３は、図２に示す反射防止膜の拡大断面図である。
【図４】図４は、反射層を示す拡大斜視図である。
【図５】図５は、反射防止膜の凹部が形成される実効表示領域を示す説明図である。
【図６】図６は、本発明の検証に用いたサンプルを示す説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  液晶表示装置
１２  フロントライト（面発光装置）
１３  導光板（導光材）
１３ｂ  観察面（プリズム面）
１４  光源
１９  凹部
【図１】
2006012600.tif 000004
【図２】
2006012600.tif 000005
【図３】
2006012600.tif 000006
【図４】
2006012600.tif 000007
【図５】
2006012600.tif 000008
【図６】
2006012600.tif 000009